基于CFD的发动机冷却风扇仿真优化研究

文章介绍了汽车发动机冷却风扇气动性能的CFD仿真方法,利用流体分析软件Fluent对冷却风扇进行了流场仿真分析和气动噪声计算,仿真结果与试验结果吻合较好,验证了仿真模型的可靠性。对影响冷却风扇气动性能的几何参数因素进行了分析研究,依据研究结果,针对原型风扇提出了2种改进方案,结果表明,在保证风扇冷却性能的前提下,风扇的噪声值得到了明显降低。     

涵道风扇气动特性及其参数优化设计

为了解决涵道风扇组合系统复杂流场的计算问题并进一步提升涵道风扇的气动性能,应用CFD和动量源方法建立了较为精细的涵道风扇组合系统气动性能分析模型,明确了涵道风扇设计参数对气动特性的影响,对设计参数进行了优化设计,有效提高了涵道风扇的气动性能,优化后涵道风扇组合拉力提升了27.58%。     

车辆发动机多风扇散热器性能研究

为了提高车辆发动机散热器的散热性能,将某乘用车发动机的单风扇散热器改装成多风扇散热器,利用FLUENT软件对改装前后散热器的流场与温度分布进行分析,并比较两种散热器的功耗。结果表明,将车辆发动机中的单风扇散热器改装为多风扇散热器后,风扇流场的分布范围更大,流过散热器的冷却风量更多,散热器各部分的温度分布更均匀,避免了扁管的局部积热;多风扇散热器冷却效果提高的同时,风扇功耗也略有降低,入口水温为366.15K时,改装后散热器出口水温降低了1.22K,散热量增加了6.7679kW,风扇功耗略有降低。     

叶片磨短对低压冷却风扇气动性能的影响

工程中常用磨短叶片的方法来确保足够的叶顶间隙,由此对风扇气动性能的影响尚无研究报道。该文通过实验发现,叶片磨短后最大流量和风扇效率均急剧下降。对风扇内湍流场进行了三维数值模拟,结果与实验吻合良好。基于数值计算结果的流场分析表明,叶片磨短后叶顶间隙涡进一步发展,阻塞叶顶流道,使流量锐减,同时降低了叶片顶部区域做功能力。研究指出,叶片磨短相比机壳增大更易造成风扇性能恶化,尤其是流量的下降会使风扇无法正常使用,必须重视。     

非轴对称静叶对跨声速风扇流场影响的数值研究

为研究非轴对称静叶应用于风扇/压气机中提高畸变条件下工作性能和稳定性的可行性,设计一种非轴对称静叶结构,并将其应用于某单级风扇.通过对均匀进口条件下原型风扇和非轴对称风扇流场进行求解,得到两型风扇的特性曲线,并对两型风扇在设计点工况下流场进行对比分析.结果表明:非轴对称风扇效率在最高效率点附近要高于轴对称风扇,但其稳定工作范围明显小于轴对称风扇;采用非轴对称静叶会增加动叶内的非定常扰动,使工作稳定性下降;非轴对称静叶区域内的角区分离得到明显抑制,流场得到改善.     

锥形风幕风扇的流场模型及应用

环形湍流射流对其流场范围内的气体及粉尘具有封闭作用,利用这个特点,研制出一种新型风扇-锥形风幕风扇.同一轮毂安装两组角度相反的叶片是锥形风幕风扇不同于普通风扇的独到之处,外动轮产生的环形湍流射流和内动轮产生的汇流相互叠加形成射-汇流,将污染源包裹封闭,大大地抑制了有毒有害气体粉尘的扩散,为毒气粉尘产生的生产车间的管理增加了一种新型高效的技术产品.本文分析了从该风扇的构造及其作用机理,建立了流场数学模型,并介绍了锥形风幕风扇的典型应用,为安全环保型风扇的深入研究和不断革新提供了理论和实践的指导.     

ANSYS流固耦合离心风扇的强度计算

离心风扇是电机上的重要旋转部件,必须具有足够的强度和刚度,才能保证电机持续有效的安全运转。传统的电机设计中,对离心风扇的设计主要考虑其风压和风量的计算,对风扇的强度和刚度一般仅限于理论计算,随着目前单机容量的不断增大,风扇的直径也随之增大,对其强度和刚度提出更高的要求,传统的计算方法已经不能满足其使用要求,有限元法应用于机械结构的强度和刚度设计,对于离心风扇如此重要的旋转部件,除了离心力对其强度和刚度的影响,风扇运行时,叶片承受较高风压,此均布载荷的作用,也会对风扇的强度和刚度产生重要影响,本文基于ANSYS流固耦合的基础上,先后对风扇进行结构、流场分析,采用顺序耦合的方式,对离心风扇进行强度和刚度分析,具体以某变速恒频1.5 MW风力发电发电机组,双馈风力发电机离心风扇为例,对其进行流固耦合设计,并将计算结果作了详细比较。结果表明,流场对离心风扇的强度和刚度有较大影响,该结果将对电机离心风扇强度和刚度设计提供理论依据。     

高负荷单级风扇的高空高速特性研究

为适应飞机对高超音速的要求及高超音速飞行器的发展,文章利用NUMECA三维数值仿真软件,对某型高负荷单级风扇进行地面和高空20km、Ma为4的2种工况性能评估和流场分析。结果表明:从地面标准条件升至高空高速条件后,风扇流量衰减37%,峰值压比下降36%,峰值效率增大6.25%;风扇进口来流衰减为亚音速流,导致通过激波增压的超音速叶栅对来流的加功增压能力急剧下降,进而引起整级风扇性能的下降。     

核电循环泵轴承冷却风扇结构及其流场分析

核电站冷却水循环泵在高温环境下工作,泵轴承受到很大的热负载,其工作可靠性至关重要.为降低轴承工作温度、保证轴承安全工作,在泵轴系统上设置了冷却装置.提出了泵轴承冷却用轴流式风扇的结构,建立了风扇结构的BFGS优化计算方法,采用计算流体力学软件FLUENT对风扇流场进行了数值分析.数值模拟结果表明,基于BFGS设计方法得到的冷却风扇性能有较好的设计计算精度,能够满足核电站冷却水循环泵轴承冷却的要求,该计算方法方便可行.     

发动机冷却风扇叶尖参数优化

发动机冷却风扇是车辆冷却系统的重要组成部分,静压和轴功率是评价其气动性能的重要指标,而叶尖作为风扇做功的主要部分对风扇气动性能有较大影响.以发动机冷却风扇为研究对象,研究了风扇气动性能的计算方法和叶尖参数的优化方法.首先给出了风扇气动性能的计算方法,依据试验台建立风扇计算模型,利用模型仿真得到风扇在某一转速下的性能曲线,并与试验值进行了对比验证;然后以叶尖安装角、叶尖弦长、叶尖拱高为变量设计新风扇,基于正交试验法对各叶尖参数进行优化组合,给出了风扇叶尖参数的优化方法;最后通过风扇性能曲线、叶片压力图、叶片速度矢量图对优化结果进行分析,验证了优化方法的可行性.文中关于风扇叶尖参数的分析与优化方法,对发动机冷却风扇的设计具有指导意义.     

基于非定常流场的离心风机气动噪声分析

提出了一种不直接求解声场却能为离心风机降噪提供有用信息的分析方法.首先,利用有限容积法对风机内部的非定常流场进行计算.然后,采用时域和频域分析方法对流场内静压脉动的强度和频率进行分析.最后,根据声学基本理论,判定风机内部主要气动噪声源的位置及噪声类型.应用该方法对某离心风机进行了计算,并将分析计算结果与该风机的噪声测量结果进行了对比,证明该方法能够有效地判断气动噪声源的位置和噪声类型.     

横流风机吸气能力与壳体参数的关系

以横流风机的壳体为研究对象,在试验基础上建立了该风机吸气能力数学模型,优化确定了壳体最佳结构参数,分析了壳体结构参数对风机吸气能力的影响规律。     

风机内空气流动仿真研究

采用大型通用有限元分析软件ANSYS对风机内的空气流动进行仿真分析,得到流体的速度、压力的分布图,并对风机出口处的速度场进行了数值模拟,为风机的优化设计提供了依据。     

复合材料风机叶轮内流场数值模拟

应用粘性流体力学的基本原理,采用专业流体力学软件对复合材料风机叶轮内气流流动进行数值模拟,发现叶轮内气流流动状况不理想,据此对叶轮的叶片进行改进设计,得到了改进叶片设计后叶轮内的流场,改进了复合材料风机叶轮的结构,改善了叶轮内部气流的流动状况,提高了叶轮的气动性能,为研制出高性能的新型复合材料风机叶轮奠定了基础。     

Application of Numerical Simulation of the Flow Field of Centrifugal Impellers for Fan Design

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｆａｎｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ.Ｔｈｅｙｃｏｎｓｕｍｅａｇｒｅａｔｄｅａｌｏｆｅｎｅｒｇｙａｎｄａｒｅｍａｊｏｒｎｏｉｓｅｓｏｕｒｃｅｓ.Ａｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｆａｎｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｔｈｒｅｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ,ａｃｏｌｌｅｃｔｏｒ,ａｎｉｍｐｅｌｌｅｒ,ａｎｄａｖｏｌｕｔｅ;ｗｈｉｌｅａｎｉｍｐｅｌｌｅｒｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆａｆｒｏｎｔｐｌａｔｅ,ｃｕｒｖｅｄｂｌａｄｅｓ,ａｎｄａｒｅａｒｐｌａｔｅ,Ｆｉｇ1.Ｉｔｉ…     

风幕集尘风机流场的作用机理研究

风幕集尘风机是一种新型的环保风机，由于其具有新颖特殊的流场结构，广泛适用于工矿企业中有毒有害气体及粉尘的治理。作者介绍了其构造，对风机的作用机理进行了分析，提出了短路流场理论。将环形紊流射流与汇流进行叠加，建立了风幕集尘风机流场的数学模型，为风幕集尘风机的应用奠定了理论基础。     

子午加速轴流风机叶片扭曲规律的优化设计

在对子午加速轴流风机级效率公式分析的基础上,考虑到叶轮内部的损失,应用最优化理论,进行了求解子午加速轴流风机叶轮叶片最佳扭曲规律的数值计算。还给出了子午加速风机最佳设计方法与常规设计方法对风机性能参数影响的实测数据比较。     

横流风机结构参数对噪声和性能影响规律的试验研究

本文利用频谱分析和优化技术,对横流风机的噪声源作了理论分析,并对结构参数与噪声及性能的影响规律进行了试验研究,获得了一种低噪声、高性能的横流风机模型。     

低压轴流通风机流型的优化计算

在对低压轴流通风机级效率计算公式分析的基础上,考虑到叶轮内损失沿径向分布的不均匀性,应用最优化理论,提出了低压轴流通风机最优流型的数值计算方法,并给出了最优流型与目前风机设计方法中的常用流型对风机性能影响的比较。     

轴流风机变环量设计的研究

轴流风机设计就其气流轴向速度和速度环量的分布规律而言,有等环量和变环量两种。本文在分析变环量速度分布规律的基础上,在微型高速风机研制中尝试进行变环量直叶型的设计实践,并具效率高、噪声低、制造工艺简单等。